論高中化學(xué)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)

張濤

新人教版模塊教材設(shè)計(jì)安排了大量的課堂演示實(shí)驗(yàn)及科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，圖文并茂，每一組實(shí)驗(yàn)旁邊都附有真實(shí)的實(shí)驗(yàn)圖片，形象直觀；同時(shí)還單獨(dú)設(shè)計(jì)一本實(shí)驗(yàn)化學(xué)教材（選修6），充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的重要地位。筆者在多年的化學(xué)教學(xué)工作中，通過(guò)實(shí)踐探究發(fā)現(xiàn)，在課堂上補(bǔ)充一些演示實(shí)驗(yàn)，會(huì)讓化學(xué)教學(xué)更加豐富多彩，同時(shí)更能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性。下面是筆者在多年教學(xué)中補(bǔ)充完善過(guò)的一些演示實(shí)驗(yàn)，根據(jù)自己的心得體會(huì)進(jìn)行舉例說(shuō)明。

1.Na₂O₂與CO₂反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。在學(xué)習(xí)鈉的重要化合物過(guò)氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，教材上僅設(shè)計(jì)演示Na₂O₂與H₂O反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，但與CO₂的反應(yīng)只是以化學(xué)方程式直接給出來(lái)，并沒(méi)有演示實(shí)驗(yàn)。為加深學(xué)生對(duì)該反應(yīng)的理解記憶，設(shè)計(jì)補(bǔ)充該實(shí)驗(yàn)（在實(shí)際教學(xué)中可以讓學(xué)生討論設(shè)計(jì)，教師點(diǎn)評(píng)完善），具體操作如下：用脫脂棉包住少許Na₂O₂粉末，放于石棉網(wǎng)上，接著用一根干凈的玻璃導(dǎo)氣管對(duì)著Na₂O₂粉末吹氣（可以自己演示或者學(xué)生演示），一會(huì)兒就發(fā)現(xiàn)脫脂棉燃燒起來(lái)，根據(jù)觀察到的現(xiàn)象學(xué)生就能貼切地認(rèn)識(shí)到脫脂棉的燃燒是因?yàn)镹a₂O₂與CO₂反應(yīng)放出熱量，同時(shí)生成的O₂助燃的緣故，加深了對(duì)燃燒（狹義）應(yīng)具備的條件的理解，更為重要的是學(xué)生以后對(duì)該反應(yīng)方程式記憶猶新。

2.物質(zhì)的量教學(xué)實(shí)驗(yàn)。在物質(zhì)的量的教學(xué)中，如何引入這個(gè)抽象概念歷來(lái)是教學(xué)的難點(diǎn)。教材給出的定義是物質(zhì)的量是一個(gè)物理量，它表示含有一定數(shù)目粒子的集合體，對(duì)于高一的大部分學(xué)生來(lái)說(shuō)理解這個(gè)定義相當(dāng)困難，學(xué)生不明白該定義是什么意思，更不明白為什么要學(xué)習(xí)物質(zhì)的量這個(gè)概念。為此在教學(xué)中補(bǔ)充如下的實(shí)驗(yàn)：先讓學(xué)生思考如何用托盤天平秤量1顆大豆的質(zhì)量（其實(shí)用托盤天平難以進(jìn)行此操作），然后學(xué)生就會(huì)聯(lián)想到稱量數(shù)目多一些的大豆（比如20顆）的質(zhì)量，從而即可算出1顆大豆的平均質(zhì)量。以此來(lái)說(shuō)明盡管大豆是可稱量的宏觀物質(zhì)，可是用托盤天平卻難以稱量1顆大豆的質(zhì)量，而稱量20顆大豆的質(zhì)量是可以實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生看不見(jiàn)的微觀粒子比大豆小很多，稱量20個(gè)微觀粒子肯定也不能實(shí)現(xiàn)，但如果稱量許許多多個(gè)微觀粒子應(yīng)該是可以實(shí)現(xiàn)，那么這許許多多個(gè)微觀粒子組成的集體就叫做物質(zhì)的量，引入物質(zhì)的量這個(gè)概念其實(shí)就是把看不見(jiàn)的各種微觀粒子和它們組成的可稱量物質(zhì)聯(lián)系起來(lái)。接著在后面教學(xué)中再通過(guò)展示18g H₂O、56 g Fe、342 g蔗糖等1mol這些實(shí)物，那么學(xué)生就慢慢理解物質(zhì)的量這個(gè)抽象概念的含義。

3.硅酸與碳酸酸性比較實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行硅酸的教學(xué)中，教材上介紹硅酸是一種很弱的酸（酸性比碳酸的還弱），溶解度很小。由于si02不溶于水，所以硅酸是通過(guò)可溶性的硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制得的。教材為加深學(xué)生對(duì)硅酸上述性質(zhì)的記憶，設(shè)計(jì)一個(gè)硅酸的制備實(shí)驗(yàn)：在Na₂SiO₃溶液中滴加稀鹽酸觀察白色膠狀沉淀一硅酸的生成。該實(shí)驗(yàn)的確讓學(xué)生觀察到硅酸的生成，說(shuō)明硅酸的酸性比鹽酸弱，但并沒(méi)有證明酸性比碳酸的弱（常見(jiàn)弱酸的酸性強(qiáng)弱是高中化學(xué)學(xué)生應(yīng)該掌握的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)）。如果只是強(qiáng)調(diào)記住硅酸的特殊性質(zhì)，學(xué)生的印象會(huì)比較模糊，倘若在教材演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上再補(bǔ)充一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在Na₂SiO₃溶液中通入CO₂，片刻就可以觀察到白色膠狀的硅酸沉淀生成，該現(xiàn)象不僅再次讓學(xué)生觀察到硅酸沉淀的形狀，加深記憶，同時(shí)還可以證明碳酸的酸性強(qiáng)于硅酸，說(shuō)明硅酸是一種很弱的酸，為以后的元素周期律和鹽類的水解的教學(xué)埋下伏筆。

4.NaAoO₂的有關(guān)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。在學(xué)習(xí)鋁及其重要化合物的性質(zhì)時(shí)，教師都有體會(huì)：學(xué)生最大的感受就是學(xué)完之后書寫反應(yīng)方程式一片混亂，特別是偏鋁酸鹽與酸的反應(yīng)、偏鋁酸鹽與鋁鹽的反應(yīng)，如果只靠簡(jiǎn)單的記憶方法，學(xué)生時(shí)間久了就忘之腦后。倘若在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上再補(bǔ)充如下實(shí)驗(yàn)：NaAlO₂溶液中滴加鹽酸至過(guò)量、鹽酸中滴加NaAlO₂溶液至過(guò)量、NaAlO₂溶液與AlCl₃溶液混合，可以一邊演示實(shí)驗(yàn)，一邊要求學(xué)生根據(jù)觀察到的現(xiàn)象書寫對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式及離子方程式。這樣做的話雖說(shuō)教學(xué)容量大一些，但學(xué)生的能力得到多方面的鍛煉，也為后續(xù)的教學(xué)打下基礎(chǔ)。

5.苯的有關(guān)實(shí)驗(yàn)。在苯的性質(zhì)的教學(xué)中，根據(jù)教材的介紹，學(xué)生知道了苯的密度比水小，不溶于水，此時(shí)可以問(wèn)一個(gè)問(wèn)題：在盛有少許苯的試管中加入蒸餾水，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象。大部分學(xué)生會(huì)想到互不相溶產(chǎn)生分層現(xiàn)象，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生疑惑：苯與水都是無(wú)色透明液體，是否會(huì)分層？如果會(huì)分層能看清分層現(xiàn)象嗎？補(bǔ)充展示向苯中加入水的實(shí)驗(yàn)后，所有的這些問(wèn)題都迎刃而解，學(xué)生心中馬上豁然開(kāi)朗。帶著這樣的氛圍再補(bǔ)充幾個(gè)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題：就上述的實(shí)驗(yàn)，倘若你不知道苯的密度比水小如何鑒別水層和苯層？如果在上述試管中加入一小塊金屬鈉，會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？學(xué)生可以先討論得出方法和結(jié)論，再用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。雖然看似幾個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，但大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

在進(jìn)行苯的同系物教學(xué)時(shí)，教材只安排了一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：甲苯和苯中加入少許酸性KMnO₄溶液，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)知曉苯不能使酸性KMnO₄溶液褪色，甲苯能使酸性KMnO₄溶液褪色。此時(shí)時(shí)補(bǔ)充甲苯中加入溴水的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象得出甲苯不能使溴水褪色，防止學(xué)生產(chǎn)生既然甲苯能使酸性KMnO₄溶液褪色，那么也能使溴水褪色這種錯(cuò)誤聯(lián)想。接著在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上總結(jié)苯和苯的同系物均不能使溴水褪色，它們的現(xiàn)象均屬于萃取分層。中學(xué)有機(jī)物的鑒別常用試劑就是溴水和酸性KMnO₄溶液，思維重點(diǎn)就是抓住是否反應(yīng)、褪色及分層這些核心現(xiàn)象。而補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)不僅能讓教學(xué)更加完善，同時(shí)也讓學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的記憶更加深刻，理解更加到位。

6.對(duì)照實(shí)驗(yàn)。對(duì)照學(xué)習(xí)法、對(duì)比記憶法是常見(jiàn)的一類有效學(xué)習(xí)方法，其實(shí)在化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我也經(jīng)常采用對(duì)照實(shí)驗(yàn)法。眾所周知，在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常碰到兩種試劑滴加順序不同而產(chǎn)生不同的現(xiàn)象。如Na₂CO₃溶液與鹽酸反應(yīng)、NaAlO₂溶液與鹽酸反應(yīng)、AlCl₃溶液與NaOH溶液反應(yīng)、苯酚與濃溴水的取代反應(yīng)、AgNO₃溶液與稀氨水的反應(yīng)等等。這塊知識(shí)很多學(xué)生都是比較模糊混亂，反應(yīng)原理理解也比較困難，在教學(xué)中筆者采用一邊講解一邊演示它們的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，同時(shí)訓(xùn)練化學(xué)方程式的書寫，循序漸進(jìn)地展開(kāi)教學(xué)，讓學(xué)生親自感受同一組試劑所產(chǎn)生的不同現(xiàn)象，慢慢地突破難點(diǎn)，教學(xué)效果得到很大的提高。就上述例子中學(xué)生最容易犯錯(cuò)的苯酚與濃溴水發(fā)生取代反應(yīng)生成白色沉淀三溴苯酚為例來(lái)說(shuō)明，此實(shí)驗(yàn)屬于苯酚的定性檢驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵就是濃溴水須過(guò)量，苯酚溶液少量，若順序顛倒就看不到生成的三溴苯酚沉淀，因?yàn)榇藭r(shí)生成的三溴苯酚會(huì)溶解在過(guò)量的苯酚溶液中。教學(xué)中教師肯定會(huì)在此反復(fù)強(qiáng)調(diào)，但收斂甚微，如果在強(qiáng)調(diào)的同時(shí)及時(shí)補(bǔ)充一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)：即將少量的濃溴水滴加到過(guò)量的苯酚稀溶液中，讓學(xué)生親自去觀察現(xiàn)象，對(duì)教學(xué)及學(xué)生的記憶大有幫助。

7.有關(guān)氣體摩爾體積實(shí)驗(yàn)。化學(xué)模型其實(shí)也可以歸屬于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，展示或者制作化學(xué)模型可以把抽象的概念知識(shí)形象化，讓學(xué)生理解起來(lái)較為輕松容易，如有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)模型、晶體結(jié)構(gòu)或者晶胞模型等等。在此用一例說(shuō)明，在氣體摩爾體積的教學(xué)中，通過(guò)學(xué)習(xí)學(xué)生都知道：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1 mol任何氣體的體積均約為22.4 L，為了更好的理解22.4L 有多大的空間，教材上用一個(gè)梭長(zhǎng)為0.282 m的正方體表示，由于是圖形展示，學(xué)生觀察理解起來(lái)還是較為模糊。為此，筆者到校外玻璃工藝店里制作了這樣的一個(gè)正方體玻璃容器，帶到課堂進(jìn)行教學(xué)展示，讓學(xué)生用眼睛體會(huì)22.4 L有多大，告訴學(xué)生如果把這個(gè)玻璃容器放在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，當(dāng)里面充滿某種氣體時(shí)，那么該氣體的體積就約為22.4 L，相應(yīng)的物質(zhì)的量就是1 mol，而里面所裝的氣體分子個(gè)數(shù)就約為6.02×10²³個(gè)，簡(jiǎn)單的一個(gè)模型展示讓抽象的數(shù)字立刻形象具體化。此時(shí)又提出這樣的問(wèn)題：倘若在該容器里裝滿水，那么里面所裝的水分子個(gè)數(shù)是不是約為6.02×10²³個(gè)呢？學(xué)生通過(guò)探討可以得出：肯定不是，因?yàn)閷W(xué)生此時(shí)已經(jīng)知道1 mol H₂0的質(zhì)量是18g，約含有6.02×10²³個(gè)水分子；而容器里面裝的那么多水，其質(zhì)量肯定遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于18 g。此時(shí)此刻學(xué)生就更加理解22.4 L/mol這個(gè)摩爾體積為什么僅僅適用于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體，而不適用于固體和液體，真正達(dá)到無(wú)聲勝有聲的教學(xué)效果。任何事物均具有兩面性，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的確可以起到重要作用，但這里需要說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題：補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)的操作要可行合理，現(xiàn)象要明顯，要不然就弄巧成拙，畫蛇添足，達(dá)不到預(yù)期的目的和效果。倘若把化學(xué)教學(xué)比喻為做菜，那么實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是往這菜里所加的調(diào)料，正是因?yàn)橛辛诉@些調(diào)料，做出的菜才美味可口，而補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)的加入，將會(huì)使菜色香味俱全，成為真正的“綠色食品”。